專利名稱：放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓汞燈和準分子燈等放電燈，尤其涉及用作工業(yè)用紫外線光源的球
狀放電部的電介質(zhì)阻擋放電燈或電容耦合型高頻放電燈。
背景技術(shù)：
—直以來，將在直管狀的放電容器的兩端具有電極的低壓放電燈和雙重管構(gòu)造的準分子燈作為工業(yè)用的紫外線燈，經(jīng)常用于紫外線清洗、固化、圖案曝光等。封入有氙(Xe)氣的準分子燈經(jīng)常用于液晶面板用基板的干燥清洗。這些燈都是放光部在軸方向上呈長管狀。與燈平行地放置被照射對象物，在與燈軸垂直的方向上照射紫外光，同時對被照射對象物的細長區(qū)域進行照射。由于基板以一定速度在與燈垂直的方向上移動，因此能夠?qū)φ麄€基板進行比較均勻的處理。另外，在半導(dǎo)體工藝的各個工序中，使用紫外光對半導(dǎo)體晶片進行加工等。使多根管狀的燈平行排列，對圓形的半導(dǎo)體晶片進行照射。下面，列舉幾個與此相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的例子。 專利文獻1所公開的"熒光光源"是無電極放電熒光燈，其使用高頻低壓電源通過電容高頻放電來點亮，具有大致各向同性的放射圖案。如圖ll(a)所示，在呈西洋梨狀的透光性外殼的外側(cè)表面上設(shè)有外側(cè)導(dǎo)體，在內(nèi)殼的內(nèi)側(cè)表面上設(shè)有內(nèi)側(cè)導(dǎo)體。在內(nèi)側(cè)導(dǎo)體和外側(cè)導(dǎo)體之間，施加10MHz 10GHz的高頻電壓來形成等離子體，并產(chǎn)生具有254nm波長的紫外線。在外殼的內(nèi)側(cè)表面上涂敷吸收紫外線后放射可見光的熒光物質(zhì)。在作為紫外光源時，是沒有熒光物質(zhì)的覆膜、且對于紫外光透明的熔融硅石這樣的物質(zhì)的外殼。
專利文獻2所公開的"微波放電燈"是用微波放電的、緊湊且穩(wěn)定性高的無電極放電燈。如圖11 (b)所示，將封入有助于放電/發(fā)光的封入物和稀有氣體的第1燈泡和封入有稀有氣體的第2燈泡構(gòu)成一體。第1燈泡減少正常點亮?xí)r相對于管壁溫度的氣壓變動，減少由放電等離子體的發(fā)光所引起的輸出變動。這樣能夠簡化或省略冷卻裝置。
專利文獻3所公開的"無電極放電燈"是用微波來放電發(fā)光、且具有冷卻效率良好的結(jié)構(gòu)的燈。如圖11(C)所示，無電極放電燈的球形容器體是開空間和閉空間的雙重構(gòu)造。內(nèi)側(cè)的開空間與放電燈支承體連接在送風(fēng)導(dǎo)向管上。包圍著開空間的閉空間封入作為放電發(fā)光介質(zhì)的金屬鹵化物和稀有氣體等后進行密封。通過送風(fēng)導(dǎo)向管將冷卻風(fēng)送入內(nèi)側(cè)的開空間，由此從內(nèi)側(cè)的開空間面冷卻容器體。能夠在不遮擋無電極放電燈發(fā)出的光的情況下，高效地冷卻無電極放電燈。 專利文獻4所公開的"外部電極型熒光燈"是能夠自由改變管軸方向的配光特性的外部電極型熒光燈。如圖ll(d)所示，在電極的端部按照與中央部相同的開口率來增加開口數(shù)。由此，能夠使燈兩端部的光量增大到大于燈中央部。同樣，可以使每單位面積的開口數(shù)恒定，改變開口率，或者以開口數(shù)、開口率都變化的方式來改變管軸方向的配光特性。
專利文獻5所公開的"電介質(zhì)阻擋放電燈"改進了外側(cè)電極的結(jié)構(gòu)，提高了發(fā)光效率。如圖12(a)所示，發(fā)光管的主體部由以石英為主要成分的雙重管構(gòu)成。在其內(nèi)部封入通過電介質(zhì)阻擋放電而形成準分子的稀有氣體。用于放電的不銹鋼制的內(nèi)側(cè)電極具有對放電燈進行固定的結(jié)構(gòu)。利用端子與外部電極連接。利用圓筒狀的金屬棒對外側(cè)電極進行固定。利用緊固螺栓對外側(cè)電極固定用的金屬棒進行緊固。外側(cè)電極通過被金屬棒按壓的力而與外側(cè)電極固定用V槽部緊貼，使外部電極沿著發(fā)光管的圓周而成型。燈外殼由樹脂等絕緣材料構(gòu)成。具有作為空冷散熱部的散熱片。反射鏡面為了用于漫反射而被壓印加工為浮雕狀態(tài)。外側(cè)電極是用蒙乃爾合金(Monel)、不銹鋼或鋁等金屬薄板制成的。
專利文獻6所公開的"電介質(zhì)阻擋放電燈裝置"利用反射鏡高效地匯集從側(cè)面和前端面放射的紫外線。如圖12(b)所示，在電介質(zhì)阻擋放電燈中，放電容器的側(cè)面和前端面成為光取出部。電介質(zhì)阻擋放電燈的一端側(cè)穿過反射鏡的頂部開口，另一端側(cè)朝向反射鏡的前方開口。放電容器沿著反射鏡的光軸進行配置。在反射鏡的光軸方向上連續(xù)地設(shè)有多個反射面。 專利文獻7所公開的"燈泡形熒光燈"是放電穩(wěn)定、亮度閃爍少的緊湊型熒光燈。如圖12(c)所示，筒狀的外側(cè)包圍部具有封閉的頂部和周側(cè)面部。筒狀的內(nèi)側(cè)包圍部具有封閉的頂部和周側(cè)面部，并容納在外側(cè)包圍部的內(nèi)部。在各個頂部以及周側(cè)面部之間形成有空間。環(huán)狀部以氣密的方式連結(jié)外側(cè)包圍部和內(nèi)側(cè)包圍部的基部，在內(nèi)部形成帽狀的放電空間。由外側(cè)包圍部、內(nèi)側(cè)包圍部以及環(huán)狀部構(gòu)成透光性放電容器。在透光性放電容器的頂部和周側(cè)面部的外表面上配置有l(wèi)對電極。在透光性放電容器內(nèi)封入形成準分子的放電介質(zhì)。通過電介質(zhì)阻擋放電所放射的紫外線對熒光體進行激勵。 專利文獻8所公開的"準分子燈"不使用用于匯集紫外線的透鏡，就能夠以高照度對較窄的區(qū)域進行準分子光照射。如圖12(d)所示，由電介質(zhì)構(gòu)成的放電容器包括杯狀部和窗部。在杯狀部外周面上具有l(wèi)個電極。具有貫通杯狀部并突出到放電容器內(nèi)的另一個電極。在放電容器內(nèi)封入有準分子光生成氣體。通過在兩電極之間施加高頻電壓，來從窗部放射準分子光。 專利文獻1 :日本特開昭56-128567號公報
專利文獻2 :日本特開平08-148128號公報
專利文獻3 :日本特開平10-172520號公報
專利文獻4 :日本特開平10-284008號公報
專利文獻5 :日本特開2001-084965號公報
專利文獻6 :日本特開2001-319510號公報
專利文獻7 :日本特開2003-100258號公報
專利文獻8 :日本特開2006-059636號公報 但是，現(xiàn)有的電介質(zhì)阻擋放電燈具有下述問題。在放電區(qū)域沿軸方向伸長的放電燈中，軸方向的照度分布不是一致的。另外，放電區(qū)域在軸方向上的溫度差較大，放射光譜不均勻。在如圖12(b)所示的對多個圓筒進行組合而成的放電燈中，無法形成均勻的放電，角部分的發(fā)光較弱。在照度分布不均勻的放電燈中，為了將紫外線均勻地照射到被照射物上，需要復(fù)雜形狀的反射鏡，從而導(dǎo)致光源裝置變得昂貴。此外，在接近反射鏡的上部和接近照射面的下部，溫差變大，因而難以在燈的軸方向上均勻放電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有問題，其能夠使放電燈變得緊湊并且各向同性地放
4射紫外線。 為了解決上述課題，在本發(fā)明中構(gòu)成為具有電介質(zhì)的放電容器，其由旋轉(zhuǎn)橢圓體的球狀部和管狀部構(gòu)成；外側(cè)電極，其只設(shè)置在球狀部的外表面；內(nèi)側(cè)電極，其只設(shè)置在球狀部的內(nèi)部；發(fā)光物質(zhì)，其被封入球狀部的內(nèi)部的放電空間內(nèi)；內(nèi)部供電體，其向內(nèi)側(cè)電極供電；外部供電體，其向外側(cè)電極供電。球狀部由外側(cè)球和內(nèi)側(cè)球構(gòu)成，內(nèi)側(cè)球與外側(cè)球同心，放電空間是形成在外側(cè)球和內(nèi)側(cè)球之間的球殼狀空間，發(fā)光物質(zhì)被封入放電空間內(nèi)，管狀部由與外側(cè)球結(jié)合的外管以及與內(nèi)側(cè)球結(jié)合的內(nèi)管構(gòu)成。 管狀部是儲存發(fā)光物質(zhì)的儲存部?；蛘?，該放電燈具有隔離單元，其在外管和內(nèi)管之間形成與球殼狀空間隔離的管狀空間；第2發(fā)光物質(zhì)，其是不同于發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光物質(zhì)，且被封入管狀空間內(nèi)；起動用外側(cè)電極，其設(shè)置在外管的外表面；以及起動用內(nèi)側(cè)電極，其設(shè)置在內(nèi)管的內(nèi)表面。球狀部是球。管狀部是直徑朝向球狀部增大的喇叭狀，且在最大直徑部分處與球狀部連結(jié)。管狀部在內(nèi)部通過內(nèi)部供電體，并與球狀部連結(jié)。外側(cè)電極是網(wǎng)孔狀的網(wǎng)電極，網(wǎng)電極的開口率和開口數(shù)的任意一方或雙方在球狀部的底部和圓周部上不同。光源裝置具有保持放電燈并點亮的單元；以及使冷卻介質(zhì)在放電燈的球狀部和管狀部的內(nèi)表面上流通來進行冷卻的單元。 通過如上所述地構(gòu)成，能夠利用小型的放電燈來各向同性地放射紫外線，能夠高效地均勻照射圓形的被照射區(qū)域。通過與放電空間連通的儲存部，能夠延長放電燈的壽命。通過起動輔助用放電空間，即便使用放電開始困難的發(fā)光物質(zhì)，也能夠容易地開始放電。


圖1是本發(fā)明的實施例1的放電燈的剖視圖。 圖2是示出本發(fā)明的實施例1的放電燈的冷卻方法的剖視圖。 圖3是示出本發(fā)明的實施例1的放電燈的使用狀態(tài)的剖視圖。 圖4是本發(fā)明的實施例2的放電燈的剖視圖。 圖5是本發(fā)明的實施例3的放電燈的剖視圖。 圖6是本發(fā)明的實施例4的放電燈的剖視圖。 圖7是本發(fā)明的實施例5的放電燈的剖視圖。 圖8是本發(fā)明的實施例6的放電燈的剖視圖。 圖9是本發(fā)明的實施例7的放電燈的剖視圖。 圖10是本發(fā)明的實施例8的放電燈的剖視圖以及仰視圖。 圖11是現(xiàn)有的放電燈的概念圖。 圖12是現(xiàn)有的放電燈的概念圖。 標號說明 1放電燈、2放電容器、3， 13球狀部、4， 14管狀部、5， 15， 25內(nèi)側(cè)球、6， 16， 26外側(cè)球、7、17、27內(nèi)管、8， 18，28外管、9， 19，29端部、30，40供電線、35， 45， 55， 65內(nèi)側(cè)電極、36、46、56、66外側(cè)電極、37起動用內(nèi)側(cè)電極、38起動用外側(cè)電極、41管狀放電空間、43，53球殼狀空間、44，54管狀空間、48圓周部、49底部、61冷卻管、62支承部件、63貫通孔、64起動輔助窗、76開口部、86電極部、101反射鏡、102被照射物、103工作臺
具體實施例方式
下面，參照圖1 圖10對用于實施本發(fā)明的最優(yōu)方式進行詳細說明。
實施例1 本發(fā)明的實施例1是利用與管狀部直接結(jié)合的球狀部進行放電、并由管狀部的儲 存部提供放電氣體的放電燈。 圖1是本發(fā)明的實施例1的放電燈的剖視圖。在圖1中，放電燈1是由球狀部和 管狀部構(gòu)成的放電燈。放電容器2是在內(nèi)部封入了發(fā)光物質(zhì)的容器。為了實現(xiàn)放電容器的 玻璃的脆化保護以及防止玻璃與封入氣體之間的反應(yīng)，可以在放電容器的表面上適當形成 氧化鋁膜或二氧化鈦膜等保護膜。另外，在封入鹵素時，優(yōu)選形成氟化鎂膜等。球狀部3是 放電容器的球狀部分。管狀部4是放電容器的直管部。內(nèi)側(cè)球5是構(gòu)成放電容器的球狀部 內(nèi)壁的球殼狀電介質(zhì)。外側(cè)球6是構(gòu)成放電容器的球狀部外壁的球殼狀電介質(zhì)。
內(nèi)管7是構(gòu)成放電容器的管狀部內(nèi)壁的直管狀電介質(zhì)。外管8是構(gòu)成放電容器的 管狀部外壁的直管狀電介質(zhì)。端部9是放電容器的管狀部的內(nèi)管7與外管8連接而成的環(huán) 狀部。球殼狀空間43是被內(nèi)側(cè)球5的外表面、外側(cè)球6的內(nèi)表面以及內(nèi)管7的外表面包圍 的球殼狀的空間。管狀空間44是被內(nèi)管7的外表面、外管8的內(nèi)表面以及端部9的內(nèi)表面 包圍的直管狀的空間。內(nèi)側(cè)電極35是配置在球狀部內(nèi)側(cè)的電極。外側(cè)電極36是配置在球 狀部外側(cè)的金屬網(wǎng)制的電極。作為外側(cè)球的外側(cè)電極，也可以不是金屬網(wǎng)制的電極，而是在 球表面上將各種導(dǎo)電性膜燒結(jié)成網(wǎng)狀來構(gòu)成。供電線30是向內(nèi)側(cè)電極供電的具有導(dǎo)電性 的線。也可以使用圓筒、圓柱、膜或板來替代線進行供電。 電介質(zhì)的放電容器2的內(nèi)部由球狀部3以及與球狀部3連結(jié)的管狀部4構(gòu)成。球 狀部3是由外側(cè)球6以及與外側(cè)球6同心的內(nèi)側(cè)球5構(gòu)成的雙重管。在球狀部3的外表面 上設(shè)有外側(cè)電極36。與外側(cè)電極36成對的內(nèi)側(cè)電極35設(shè)置在內(nèi)側(cè)球5的內(nèi)側(cè)。在形成于 外側(cè)球6與內(nèi)側(cè)球5之間的球殼狀空間43內(nèi)封入發(fā)光物質(zhì)。管狀部4由與外側(cè)球6結(jié)合 的外管8以及與內(nèi)側(cè)球5結(jié)合的內(nèi)管7構(gòu)成。在管狀部4中，外側(cè)電極和內(nèi)側(cè)電極都未設(shè) 置，而是在內(nèi)部通過對內(nèi)側(cè)電極35供電的供電線30。管狀部4是儲存發(fā)光物質(zhì)的儲存部。
圖2是示出放電燈的冷卻方法的概念圖。在圖2中，冷卻管61是用于將冷卻介質(zhì) 導(dǎo)入內(nèi)側(cè)球的內(nèi)側(cè)而使放電燈冷卻的管。圖3是示出將放電燈安裝在帶有反射鏡的光源裝 置內(nèi)的狀態(tài)的概念圖。在圖3中，反射鏡101是通過軸對稱的反射面一致地反射照射光的 旋轉(zhuǎn)拋物面凹面鏡。被照射物102是半導(dǎo)體晶片等照射對象物。工作臺103是載置被照射 物的臺。 對如上所述構(gòu)成的本發(fā)明實施例1中的放電燈的功能和動作進行說明。首先，參 照圖l，說明放電容器的成形方法。當內(nèi)側(cè)球5的外徑小于外管8的內(nèi)徑時，即當內(nèi)側(cè)球5 能夠貫通外管8內(nèi)時，通過下述方法來形成放電容器，即將在末端形成有內(nèi)側(cè)球5的內(nèi)管 7插入在末端形成有外側(cè)球6的外管8的內(nèi)部，使內(nèi)管7和外管8密封而形成端部9。
當內(nèi)側(cè)球5的外徑大于外管8的內(nèi)徑時，即當內(nèi)側(cè)球5不能貫通外管8時，在外側(cè) 球6的最大外徑部分附近，沿外管軸方向上下分開地形成外側(cè)球。具體而言，將在末端形成 有內(nèi)側(cè)球5的內(nèi)管7插入到在末端形成有外側(cè)球的半球部分的外管8內(nèi)部，使內(nèi)管7和外 管8密封，來形成端部9。然后，通過玻璃加工來密封外側(cè)球的剩余半球部分。在這種方法 的情況下，能夠縮短內(nèi)側(cè)球與外側(cè)球之間的間隔即放電間隙，這樣，即使提高封入氣體的壓力，起動也會變得比較容易，從而能夠獲得較強的放射輸出。 在內(nèi)側(cè)球5的內(nèi)側(cè)表面上設(shè)有內(nèi)側(cè)電極35。內(nèi)側(cè)電極35例如可通過流入并涂覆 導(dǎo)電性漿料后進行燒結(jié)來形成。內(nèi)側(cè)電極35經(jīng)由供電線30與外部電連接。在外側(cè)球6的 外側(cè)，與內(nèi)側(cè)電極35對置地設(shè)有金屬制網(wǎng)狀的外側(cè)電極36。在圖1中省略了向外側(cè)電極 36供電的供電線。在放電容器中封入氙氣。 接著，對放電燈的動作進行說明。通過在外側(cè)電極36和內(nèi)側(cè)電極35之間供電，來 經(jīng)由球狀部3進行放電。在球殼狀空間43內(nèi)，經(jīng)由電介質(zhì)的內(nèi)側(cè)球5和外側(cè)球6，在內(nèi)側(cè) 電極35和外側(cè)電極36之間進行放電，并放射由發(fā)光物質(zhì)所產(chǎn)生的光。放電燈的點亮動作 如下所述。在內(nèi)側(cè)電極35和外側(cè)電極36之間施加20kHz左右的高頻電壓，產(chǎn)生電介質(zhì)阻 擋放電。此時產(chǎn)生的氤的準分子光(波長172nm)能夠透過金屬網(wǎng)的外側(cè)電極36，高效地 取出。另外，也可以在完全相同的結(jié)構(gòu)下封入氙氣，將施加的電壓設(shè)定為幾MHz的高頻。在 這樣的結(jié)構(gòu)下，也能夠發(fā)出氙的準分子光(172nm)。另外，如果將汞和起動用的氬氣作為封 入物，則能夠進行低壓汞的高頻放電，來獲得波長為254nm或185nm的汞特有的紫外光。此 時，為了最優(yōu)地保持點亮中的汞蒸汽壓力，對最冷部進行冷卻，以控制為適當?shù)臏囟取?
管狀空間44具有對發(fā)光管和發(fā)光物質(zhì)進行冷卻的功能。并且，還具有作為發(fā)光物 質(zhì)的儲存部的功能。例如，在作為發(fā)光物質(zhì)使用溴的燈中具有如下的情況，即，被封入的溴 與放電容器反應(yīng)或被吸附在放電容器上，而導(dǎo)致封入量減少。針對這種現(xiàn)象，使溴以化合物 的形式成為固體，儲存在儲存部中。根據(jù)需要，通過從外部加熱來進行氣化。由此，即使在 封入量減少時，也能夠在放電空間中補充溴。這樣，通過具有儲存部，可以延長燈的壽命。
接著，參照圖2對放電燈的冷卻方法進行說明。在內(nèi)管7的內(nèi)側(cè)設(shè)有冷卻管61，以 對燈進行冷卻。由冷卻管61將冷卻用的氮氣或氬氣等冷卻介質(zhì)導(dǎo)入內(nèi)側(cè)球5的內(nèi)側(cè)。被 導(dǎo)入內(nèi)側(cè)球內(nèi)部的冷卻介質(zhì)通過內(nèi)管7和冷卻管之間流出到外部。另外，根據(jù)需要，連放電 容器外側(cè)也一并進行冷卻。其它結(jié)構(gòu)與上述示例相同。另夕卜，流到內(nèi)側(cè)球5內(nèi)側(cè)的冷卻介 質(zhì)也可以是水等液體。并且，當冷卻管61是金屬管、冷卻介質(zhì)是水時，由于它們都具有導(dǎo)電 性，因此能夠替代內(nèi)側(cè)電極，在此情況下，在內(nèi)側(cè)球5的內(nèi)面無需專門設(shè)置電極。當這樣構(gòu) 成時，燈的溫度不易上升，放電氣體的溫度不會升高。因此，能夠增大輸入功率，能夠獲得較 強的放射輸出。 接著，參照圖3來說明安裝到光源裝置上的方法。該圖示出放電燈的使用狀態(tài)的 剖面。在圖3中，放電燈1設(shè)置在軸對稱的反射鏡101的中心。放電燈1通過電介質(zhì)阻擋 放電或電容耦合型高頻放電被點亮，并各向同性地放射紫外光。從放電燈1發(fā)出的一部分 紫外光直接照射到放置在工作臺103上的半導(dǎo)體晶片等被照射物102。另外，一部分紫外光 被反射鏡101反射，照射到被照射物102上。直接光與反射光重疊而均勻地照射被照射物 102。例如，在準備照射氙的波長為172nm的準分子光時，由于之前沒有電介質(zhì)阻擋放電的 球形燈，因此無法構(gòu)成這種結(jié)構(gòu)的照射裝置。根據(jù)本發(fā)明，能夠進行適于半導(dǎo)體晶片那樣的 圓形照射面的照射。 如上所述，在本發(fā)明的實施例1中，由于放電燈構(gòu)成為在與管狀部直接結(jié)合的球 狀部進行放電、并由管狀部的儲存部提供放電氣體的結(jié)構(gòu)，因此能夠利用緊湊、壽命長的放 電燈來各向同性地放射光，能夠高效、均勻?qū)A形的被照射區(qū)域進行照射。
實施例2
本發(fā)明的實施例2是如下這樣的放電燈，在與直管部直接結(jié)合的球狀部的內(nèi)側(cè)球 的內(nèi)部置入作為內(nèi)側(cè)電極的金屬線絨來進行放電。 圖4是本發(fā)明實施例2中的放電燈的剖視圖。在圖4中，內(nèi)側(cè)電極45例如是使銅 等細金屬線綿狀密集的金屬線絨。其它結(jié)構(gòu)與實施例l相同。在通過玻璃加工使放電容器 2成形后，從放電容器2的內(nèi)管7的內(nèi)側(cè)向內(nèi)側(cè)球5的內(nèi)部插入金屬線絨。金屬線絨因為空 孔率高、變形比較自由，所以在壓入時擴展到內(nèi)側(cè)球5的整個內(nèi)側(cè)。金屬線絨預(yù)先與供電線 30電連接，作為內(nèi)側(cè)電極45。內(nèi)側(cè)電極45經(jīng)由供電線30與外部電連接。在外側(cè)球6的外 側(cè)，與內(nèi)側(cè)電極45對置地設(shè)有金屬網(wǎng)制的外側(cè)電極36 。在外側(cè)球6和內(nèi)側(cè)球5之間的球殼 狀空間43內(nèi)封入氙氣。該放電燈的動作與實施例1相同。
實施例3 本發(fā)明的實施例3是如下這樣的放電燈，管狀部的內(nèi)管以及與管狀部直接結(jié)合的 球狀部的內(nèi)側(cè)球為金屬制的，在球狀部進行放電、并由管狀部的儲存部提供放電氣體。
圖5是本發(fā)明實施例3中的放電燈的剖視圖。在圖5中，內(nèi)管17是構(gòu)成放電容器 的管狀部內(nèi)壁的金屬制直管。內(nèi)管17也可以不是管，而是棒狀。外管18是構(gòu)成放電容器的 管狀部外壁的直管狀電介質(zhì)。端部19是由放電容器的管狀部的內(nèi)管17和外管18連接而 成的環(huán)狀部。球狀部13是由外側(cè)球16以及與外側(cè)球16同心的內(nèi)側(cè)球15構(gòu)成的雙重球。 外側(cè)球16是構(gòu)成放電容器的球狀部外壁的球殼狀電介質(zhì)。內(nèi)側(cè)球15是構(gòu)成放電容器的球 狀部內(nèi)壁的金屬制球體。外側(cè)電極46是配置在球狀部外側(cè)的金屬網(wǎng)制的電極。
內(nèi)側(cè)球15和內(nèi)管17是金屬制的，與作為放電空間的球殼狀空間43相接的內(nèi)側(cè)球 15發(fā)揮電極的作用。并隔著外側(cè)球16，與外側(cè)電極46之間進行放電。內(nèi)管17支承內(nèi)側(cè)球 15，并具有供電線的作用。外管18的端部19與內(nèi)管17熔接。在將玻璃與內(nèi)管17進行熔 接時，最初熔接膨脹系數(shù)與內(nèi)管17接近的玻璃。接著，熔接膨脹系數(shù)更為接近石英玻璃的 玻璃。通過這種方法，能夠?qū)⑼夤?8的端部19熔接在內(nèi)管17上。其它結(jié)構(gòu)與實施例l相 同。 金屬制的內(nèi)側(cè)球15比玻璃制的更能抵抗溫度上升。并且，通過金屬制的內(nèi)管17 能夠容易地放熱。由于構(gòu)成為內(nèi)側(cè)球15是金屬制的、且使外側(cè)球16介于內(nèi)側(cè)球與外側(cè)電 極46之間，因此由于放電容易擴散這樣的電介質(zhì)阻擋放電的性質(zhì)，產(chǎn)生均勻的放電。另外， 由于玻璃部分只占外側(cè)球部分的一半，因此無論是電介質(zhì)阻擋放電還是高頻放電，都能夠 增加電極間施加的電壓中、被施加到放電空間上的電壓，實現(xiàn)效率良好的燈。
實施例4 本發(fā)明的實施例4是如下這樣的放電燈，在與管狀部直接結(jié)合的旋轉(zhuǎn)橢圓體的球 狀部中進行放電，由管狀部的儲存部提供放電氣體。 圖6是本發(fā)明實施例4中的放電燈的剖視圖。在圖6中，球狀部13是放電容器的 旋轉(zhuǎn)橢圓體的部分。管狀部14是放電容器的直管部。內(nèi)側(cè)球25是構(gòu)成放電容器的旋轉(zhuǎn)橢 圓體內(nèi)壁的電介質(zhì)。外側(cè)球26是構(gòu)成放電容器的旋轉(zhuǎn)橢圓體外壁的電介質(zhì)。內(nèi)側(cè)電極55 是配置在旋轉(zhuǎn)橢圓體的球狀部內(nèi)側(cè)的電極。外側(cè)電極56是配置在旋轉(zhuǎn)橢圓體的球狀部外 側(cè)的電極。球殼狀空間53是被內(nèi)側(cè)球25的外表面、外側(cè)球25的內(nèi)表面以及內(nèi)管7的外表 面包圍的旋轉(zhuǎn)橢圓體的球殼狀空間。 球狀部13是扁平的旋轉(zhuǎn)橢圓體。是將橢圓的短軸與管狀部14的軸重疊、以短軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢圓體。即使不是旋轉(zhuǎn)橢圓體，如果在軸對稱容器的末端部 分具有發(fā)光部，且發(fā)光部為軸對稱，則其它形狀也可以，也可以是與軸垂直的截面為橢圓形 的形狀。內(nèi)側(cè)電極55位于旋轉(zhuǎn)橢圓體的內(nèi)側(cè)球25的內(nèi)側(cè)。外側(cè)電極56位于旋轉(zhuǎn)橢圓體 的外側(cè)球26的外側(cè)。內(nèi)側(cè)電極55與外側(cè)電極56之間的間隔、即放電間隙與位置無關(guān)地大 致固定。由于與球狀部是球形的情況相比能夠更廣范圍地進行照射，所以根據(jù)被照射物的 形狀和照射范圍，比球形更加適合。通過與形狀適于旋轉(zhuǎn)橢圓體發(fā)光部的反射鏡組合，能夠 均勻地進行照射。在與反射鏡進行組合、以強光來照射較窄范圍的情況下，也可能是在管狀 部14的軸方向上較長的旋轉(zhuǎn)橢圓體更好。
實施例5 本發(fā)明的實施例5是如下的放電燈，在球狀部與管狀部直接結(jié)合的部分支承內(nèi) 管、在球狀部進行放電、由管狀部的儲存部提供放電氣體。 圖7是本發(fā)明的實施例5中的放電燈的剖視圖。在圖7中管狀部14是放電容器 的直管部。管狀空間54是被內(nèi)管7的外表面、外管8的內(nèi)表面以及端部9的內(nèi)表面包圍的 直管狀空間。支承部件62是支承內(nèi)管的部件。貫通孔63是用于通過發(fā)光物質(zhì)的孔。由于 其它結(jié)構(gòu)與實施例1中所示的放電燈相同，因此對于大致相同的部位省略說明。
在管狀空間54和球殼狀空間43的分界處設(shè)有支承部件62。在實施例1所示的 放電容器的情況下，由內(nèi)側(cè)球5和內(nèi)管7構(gòu)成的內(nèi)壁與由外側(cè)球6和外管8構(gòu)成的外壁只 經(jīng)由端部9進行連接。因此，在端部9應(yīng)力集中，存在放電容器損壞的危險性。因此，設(shè)置 支承部件62。由于內(nèi)管7由外管8支承，因此能夠防止放電容器的損壞。為了具有儲存部 的功能而設(shè)置貫通孔63。設(shè)有支承部件62的位置可以不是球殼狀空間43與管狀空間54 的分界處，而是在靠近端部9的管狀空間54內(nèi)設(shè)置支承部件62。即使支承部件62不熔接 在內(nèi)管7和外管8上，只要支承部件62不沿管狀部14的軸方向移動，能夠充分地支承內(nèi)管 7即可。支承部件62的材料只要是不與放電燈的封入物反應(yīng)的材料既可，可以不是石英制 的。其它功能和動作與實施例l相同。
實施例6 本發(fā)明的實施例6是如下這樣的放電燈，在與直接結(jié)合在管狀部上的球狀部的球 殼狀空間隔離而封入了起動用發(fā)光物質(zhì)的管狀空間內(nèi)進行起動放電，在球狀部正式進行放 電。 圖8是示出本發(fā)明的實施例6中的放電燈的剖視圖。在圖8中，起動用內(nèi)側(cè)電極 37是用于在管狀放電空間開始放電的內(nèi)側(cè)電極。起動用外側(cè)電極38是用于在管狀放電空 間開始放電的外側(cè)電極。管狀放電空間41是用于進行起動用放電的空間。起動輔助窗64 是用于以管狀放電空間的紫外線來對球殼狀空間進行照射的窗。由于其它結(jié)構(gòu)與實施例1 的放電燈相同，因此對于大致相同的部位省略說明。 放電空間由圓盤狀的起動輔助窗64分開，分為管狀放電空間41和球殼狀空間43。 在內(nèi)管7的內(nèi)側(cè)設(shè)有起動用內(nèi)側(cè)電極37。在外管8的外側(cè)設(shè)有起動用外側(cè)電極38。管狀 放電空間41和球殼狀空間43能夠分別點亮。在球殼狀空間43中封入高壓的氙氣，以產(chǎn)生 本來需要的波長為172nm的氙準分子光。 另一方面，在管狀放電空間41內(nèi)封入幾百Pa的氖和氬的混合氣體，以使放電起動 變得容易。在點亮起動時，將高頻電壓施加給管狀部的起動用內(nèi)側(cè)電極37和起動用外側(cè)電
9極38這一電極對，在管狀放電空間41內(nèi)產(chǎn)生高頻放電，并發(fā)出紫外線。接著，將高頻電壓施加給球殼狀空間43的內(nèi)側(cè)電極35和外側(cè)電極36這一電極對。從管狀放電空間41放射的紫外線經(jīng)由起動輔助窗64對球殼狀空間43進行照射，因此盡管球殼狀空間43的封入壓
力較高，也能夠容易地開始放電。其它功能和動作與實施例l相同。
實施例7 本發(fā)明的實施例7是如下這樣的放電燈，在與管狀部直接結(jié)合的球狀部進行放電，且不具有儲存部。 圖9是本發(fā)明的實施例7中的放電燈的剖視圖。在圖9中，內(nèi)管27是構(gòu)成放電容器的管狀部的直管狀電介質(zhì)。由于除了不具有外管這一點以外其它結(jié)構(gòu)都與實施例l所示的放電燈相同，因此對于大致相同的部分省略說明。
實施例8 本發(fā)明的實施例8是如下的放電燈，在與喇叭狀的管狀部結(jié)合、具有網(wǎng)孔狀的外
側(cè)電極的旋轉(zhuǎn)橢圓體的球狀部中進行放電，其中該網(wǎng)孔狀的外側(cè)電極在底部和圓周部具有不同的開口率或開口數(shù)。 圖10(a)是本發(fā)明的實施例8中的放電燈的剖視圖。圖10(b)是作為圖10(a)中燈的底面的照射面?zhèn)鹊难鲆晥D。在圖10中，球狀部13是放電容器的旋轉(zhuǎn)橢圓體部分。管狀部14是放電容器的直管部。內(nèi)側(cè)球25是構(gòu)成放電容器的旋轉(zhuǎn)橢圓體內(nèi)壁的電介質(zhì)。外側(cè)球26是構(gòu)成放電容器的旋轉(zhuǎn)橢圓體外壁的電介質(zhì)。內(nèi)側(cè)電極65是配置在旋轉(zhuǎn)橢圓體的球狀部內(nèi)側(cè)的電極。外側(cè)電極66是配置在旋轉(zhuǎn)橢圓體的球狀部外側(cè)的電極。球殼狀空間53是被內(nèi)側(cè)球25的外表面、外側(cè)球26的內(nèi)表面以及內(nèi)管7的外表面包圍的旋轉(zhuǎn)橢圓體的球殼狀空間。 球狀部13是扁平的旋轉(zhuǎn)橢圓體。是使橢圓的短軸與管狀部14的軸重合、以短軸為旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)而成的旋轉(zhuǎn)橢圓體。即使不是旋轉(zhuǎn)橢圓體，如果在軸對稱儲存部的末端部分具有發(fā)光部，且發(fā)光部是軸對稱，則其它形狀也可以，也可以是與軸垂直的截面為橢圓形的形狀。管狀部14是朝向球狀部13張開的喇叭狀。管狀部14在喇叭狀張開最大的部分處與球狀部13連接。將管狀部14設(shè)置為喇叭狀的理由如下所述。如果管狀部與球狀部的分界處是直角，則應(yīng)力集中在分界處部分，這樣放電容器有可能損壞。如果管狀部張開為喇叭狀，則管狀部與球狀部在分界部分光滑地連接，從而能夠防止分界部分的應(yīng)力集中。因此，能夠防止因長期使用而導(dǎo)致的放電容器的損壞。 內(nèi)側(cè)電極65位于旋轉(zhuǎn)橢圓體的內(nèi)側(cè)球25的內(nèi)側(cè)。外側(cè)電極66位于旋轉(zhuǎn)橢圓體的外側(cè)球26的外側(cè)。內(nèi)側(cè)電極65與外側(cè)電極66之間的間隔即放電間隙與位置無關(guān)地大致固定。外側(cè)電極66是隨著從燈照射面的圓周部48起接近底部49，開口率變大的網(wǎng)孔狀電極。因此，與底部49相比，放電集中于圓周部48偵U，圓周部48側(cè)的放射照度變高。另外，與底部49相比，圓周部48離被照射物面較遠。因此，在被照射物面上，照度分布近似均勻。
開口率是指開口部76的面積在電極部與開口部的總面積中所占的比例。當開口率大時，開口部76在電極部與開口部之和中所占的比例變大。當開口率小時，電極部86在電極部與開口部之和中所占的比例變大。如果開口率過大，則放電部分變少，照度變低。如果開口率過小，則電極部會遮擋放電的光，從而導(dǎo)致照射照度變低。因此，需要求出開口率的最優(yōu)值來進行設(shè)定。另外，開口率的最優(yōu)值也根據(jù)開口數(shù)而不同。即，在1個大開口和2個小開口中，即使開口率相同，照度也不同。因此，即使將電極整體的開口率設(shè)為恒定，也能夠通過使底部附近的開口數(shù)小于圓周部附近的開口數(shù)，來使圓周部的照度高于底部。通過這樣的方法，能夠使被照射物面上的照度分布近似均勻。另外，還能夠在底部附近和圓周部附近改變開口數(shù)和開口率雙方，來使被照射物面上的照度分布均勻。
工業(yè)上的可利用性 對于作為工業(yè)用紫外線光源的低壓汞燈或準分子燈而言，本發(fā)明的放電燈是最合適的。
權(quán)利要求
一種放電燈，其特征在于，該放電燈具有電介質(zhì)的放電容器，其由旋轉(zhuǎn)橢圓體的球狀部和管狀部構(gòu)成；外側(cè)電極，其只設(shè)置在所述球狀部的外表面；內(nèi)側(cè)電極，其只設(shè)置在所述球狀部的內(nèi)部；發(fā)光物質(zhì)，其被封入所述球狀部內(nèi)部的放電空間內(nèi)；內(nèi)部供電體，其向所述內(nèi)側(cè)電極供電；以及外部供電體，其向所述外側(cè)電極供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的放電燈，其特征在于，所述球狀部由外側(cè)球和內(nèi)側(cè)球構(gòu)成，所述內(nèi)側(cè)球與所述外側(cè)球同心，所述放電空間是形成在所述外側(cè)球和所述內(nèi)側(cè)球之間的球殼狀空間，所述發(fā)光物質(zhì)被封入所述放電空間內(nèi)，所述管狀部由與所述外側(cè)球結(jié)合的外管以及與所述內(nèi)側(cè)球結(jié)合的內(nèi)管構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電燈，其特征在于，所述管狀部是儲存所述發(fā)光物質(zhì)的儲存部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電燈，其特征在于，該放電燈具有隔離單元，其在所述外管和所述內(nèi)管之間形成與所述球殼狀空間隔離的管狀空間；第2發(fā)光物質(zhì)，其是不同于所述發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光物質(zhì)，且被封入所述管狀空間內(nèi)；起動用外側(cè)電極，其設(shè)置在所述外管的外表面；以及起動用內(nèi)側(cè)電極，其設(shè)置在所述內(nèi)管的內(nèi)表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的放電燈，其特征在于，所述球狀部是球。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的放電燈，其特征在于，所述管狀部是直徑朝向所述球狀部增大的喇叭狀，且在最大直徑部分處與所述球狀部連結(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的放電燈，其特征在于，所述管狀部在內(nèi)部通過所述內(nèi)部供電體，并與所述球狀部連結(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的放電燈，其特征在于，所述外側(cè)電極是網(wǎng)孔狀的網(wǎng)電極，所述網(wǎng)電極的開口率和開口數(shù)的任意一方或雙方在所述球狀部的底部和圓周部上不同。
9. 一種用于點亮權(quán)利要求1至8中任意一項所述的放電燈的光源裝置，其特征在于，該光源裝置具有保持所述放電燈并點亮的單元；以及使冷卻介質(zhì)在所述放電燈的球狀部和管狀部的內(nèi)表面流通來進行冷卻的單元。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于使放電燈小型化并各向同性地放射光。放電燈是準分子燈或低壓汞燈。在雙重直管的管狀部(4)的一端側(cè)設(shè)有同心雙重球的球狀部(3)的放電發(fā)光部。球狀部(3)也可以是雙重的旋轉(zhuǎn)橢圓體。在外側(cè)球(6)的外側(cè)設(shè)有透光性的外側(cè)電極(36)。在內(nèi)側(cè)球(5)的內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)側(cè)電極(35)。在管狀部(4)中不設(shè)置電極。在兩電極之間施加高頻電壓，進行電介質(zhì)阻擋放電或電容性高頻放電。由于只有球狀部(3)發(fā)光，因此可各向同性地發(fā)光。
文檔編號H01J65/00GK101772827SQ20088010175
公開日2010年7月7日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者安田誠, 宮坂賢司, 小松敏幸, 小林剛, 片岡智史, 萩原光德 申請人:株式會社Orc制作所